胡萝卜联合收获机拉齐切割装置设计与试验
基于挖拔收获的胡萝卜几何参数及力学特性试验研究
2627年9月农机化研究第7期基于挖拔收获的胡萝卜几何参数及力学特性试验研究刘志波，王家胜，戴秋香，张建新，赵国庆（青岛农业大学机电工程学院，山东青岛266105）摘要：为了获得胡萝卜收获装备基础设计依据，以山东胡萝卜主产区常见品种为研究对象，试验研究了与挖拔组合式联合收获机互作特性相关的胡萝卜的植株几何参数、田间拔起力学特性和茎叶抗拉强度。
试验结果表明：胡萝卜茎叶高度在470~630mm之间，其根部入土深度区间为139〜256m m,裸露土上根长0〜27m m,根顶直径36~67m m;在无松土和倾斜拔取状态下胡萝卜拔起力和拔断率比较高，在根底部松土且垂直拔起状态下胡萝卜拔起最省力且拔断率最低；胡萝卜茎叶抗拉强度区间为（0.75,1.76）MPa,大部分断裂点在茎叶与根部结合处。
关键词：挖拔收获；几何参数；力学特性；胡萝卜中图分类号：S183文献标识码：A文章编号：1003-188X（2021）09-0176-040引言我国是胡萝卜生产大国，种植区域分布于多国各地，在农业产业中经济地位显著。
但是，相对于发达国家，国内胡萝卜机械化程度还较低，尤其是收获环节,尽管近年来国内开展了胡萝卜收获装备的研发，并取得了较大的进展，但国内市场上成熟的胡萝卜收获机还几乎处于空白，严重制约了我国胡萝卜规模化种植的进程⑴。
收获期胡萝卜的基本物理力学特性是其收获装备的基础设计依据，对开发出先进适用的胡萝卜收获机至关重要印。
东北农业大学陈海涛等对当地胡萝卜的几何特性参数和拔取力进行了测量分析，以寻求最佳的松土和拔取规律⑶。
李凯峰为了设计出适应农艺要求的自走式胡萝卜联合收获机，对胡萝卜物理力学特性进行了试验测试和统计分析⑷。
另外，曾功俊、尹凯、刘强等亦对胡萝卜的拔取力学特性进行了研究A4。
当前，国内外研究和应用的胡萝卜收获机主要是挖拔组合式收获方式。
在该种收获方式下，要研发收获装备需要先明确胡萝卜植株的几何尺寸与形态、收稿日期：2626-67-2基金项目：山东省农机装备研发创新计划项目（2677YF（）69）；山东省农业重大应用技术创新项目（SD2917NJe67）作者简介：刘志波（1773-）,男，山东诸城人，硕士研究生，（E-mail）l/ uzeiboX711@173.cm。
胡萝卜收获机的设计
机， 在 田 问进 行 了 收 获 试 验 ， 并 对 该 机 的 各 项 设 计 技 术 指 标参 数 进 行 了验 证 。
大部 分 的种 植 户在 收 获 季 节 开 始 时 ， 先 用 大 型 的
割刀 ， 由拖拉 机 带 动 ， 在胡萝 ｂ 根 茎 下 方 ３— ５ ｋ ｇ处 进
１ 整体 方 案及关键 技术参 数
越 大 。
国外 的 胡 萝 卜收 获 机 有 装 袋 、 装 箱 和 装 车 等 类 型， 机 械化 程 度 很 高 ， 人 力使用很少 。我 国的胡萝 卜
采 收过 程 和后 期 加 工 过 程 ， 机械化程度不高 ， 装车 、 卸
车、 转 运 大 部 分 都 是 由人 工 完 成 。所 以 ， 进 入 国 内 的 只 有装 袋 形式 的夹 持 式 收 获 机 ， 机 体 为 侧 悬 挂 后 牵 引 式， 产 地 多为 丹 麦 Ａ Ｓ Ａ公 司、 英 国西 蒙 公 司 及 西 班 牙 宝奇（ Ｊ ． Ｊ ． Ｂ ｒ ｏ ｃ ｈ ） 公 司等 欧 洲 的 公 司 。这 些 国家 人 力
资 源 缺乏 ， 政 府 对农 民优 化 农 业 生 产 当 中 的机 械 化 设
胡 萝 卜作 为 主 要 经 济 作 物 之 一 ， 在 全 球 分 布 较 广， 我 国是 全 世 界 胡 萝 ｂ收 获 面 积 最 多 的 国家 ， 总产 量 占世 界 胡 萝 卜总 产 量 的 １ ／ ３ 。相 比其 它 作 物 ， 我 国 目前 胡 萝 卜 机 械化 作 业 水 平 非 常低 ， 收 获 方 式 主要 以
推广。
于 整个 温 带 地 区 。约 在 １ ３世 纪 从 伊 朗 引 入 中 国 ， 发 展 成 中 国生 态 型 。胡 萝 卜的 品种 很 多 ， 按 色 泽 可 分 为 红、 黄、 白、 紫等数 种 ， 具 有 十 分 丰 富 的 营养 和 较 高 的 药 用价 值 。随 着人 们 生 活 水 平 提 高 ， 对 其 需 求 量 越 来
探究胡萝卜机械化收获研究以及应用情况
Internal Combustion Engine&Parts0引言胡萝卜栽培历史悠久，富含营养成分，素有“小人参”的美誉，且具有较高的药用价值，在降低血脂及血压、抗衰老等方面能起到一定作用。
我国胡萝卜种植总面积约为48万公顷，规模宏大，在华北、西北及东北等地区均有分布。
表面来看我国胡萝卜产业正蓬勃发展，但其内部其实存在着收获机械化水平低的发展瓶颈。
要促进胡萝卜产业的持续发展，提高胡萝卜收获机械化水平势在必行。
1国内外胡萝卜机械化收获研究现状1.1国内胡萝卜机械化收获研究现状国内传统的胡萝卜收获主要依靠人力，从机械化在农业中逐渐普及开始，我国胡萝卜的收获方式由单一向多元化转变，实际生产过程中除人工收获以外，还可选择半机械化收获及机械化联合收获的收获方式[1]。
尽管如此，我国胡萝卜收获中机械化水平仍相对较低，远远落后于发达国家胡萝卜收获的机械化水平。
胡萝卜是劳动密集型农作物，在播种与收获环节消耗的人力占用工总量的五分之三以上，主要依靠人工的收获模式是对人力、物力的极大浪费，而且在人力不足时不具备应急方案，收获工作的延迟不仅会影响胡萝卜的质量，还可能使农户错过商家采购的高峰期，导致胡萝卜滞销。
我国胡萝卜产业若不对收获环节进行机械化变革，日后很难取得长足的发展[2]。
我国胡萝卜机械化收获技术起步晚，在胡萝卜收获机的研制方面尚未出现引人瞩目的成果。
胡萝卜收获机按功能的不同分为许多种类，部分只能拔取胡萝卜，部分除采集功能外还能切缨、清洗等，其中联合收获机既能够收获胡萝卜，还能对胡萝卜进行分离、清选等处理，代替人工完成所有收获工作。
近年来有小部分地区在胡萝卜收获过程中引入机械化收获技术及设备，但以国际视野来看，这类机械化作业先进性及专业性都不足，大多机械只具备挖掘功能，与胡萝卜全自动收获间存在较大差距，一些机械根本不是专用于收获胡萝卜的器具，而是其他根茎类作物的的收获机，在胡萝卜收获方面的适应性不强，很容易在收获过程中造成胡萝卜损伤，降低胡萝卜成品质量。
胡萝卜联合收获机根叶分离切割装置的设计
目录摘要 (I)Abstract ........................................................................................................................................... I I 1 绪论.. (1)1.1研究课题的目的与意义 (1)1.2国外研究状况分析 (2)1.3国内研究状况分析 (3)1.4研究内容及设计要求 (4)2总体方案的确定 (6)2.1拟定的方案 (6)2.2总体方案的分析与确定 (7)2.3传动系统方案的确定 (8)2.4胡萝卜收获机切割装置方案的确定 (9)3 传动系统的设计计算 (12)3.1功率及传动比的分配 (12)3.1.1牵引速度 (12)3.1.2种植要求 (12)3.2减速器的选择 (13)3.3带传动部分的设计计算 (14)3.4带速的选择 (16)3.5传动轴的设计 (17)4 切割装置的设计 (19)4.1切割刀具的结构设计 (19)4.2切割装置的工作过程分析 (20)5 支撑架的设计 (24)6 结论 (25)参考文献 (26)致谢 (27)胡萝卜联合收获机根叶分离切割装置的设计摘要结合国内胡萝卜的种植模式及农艺要求，借鉴国外已有机型的机构功能原理，对一种偏置式胡萝卜联合收获机根叶分离切割装置进行了设计。
切割动力由拖拉机动力输出轴经减速器和传动装置获得，切割装置是由两组双曲柄多并行连杆机构组成，每一组机构均是由主动曲柄盘和从动曲柄盘的转动来带动六个结构尺寸相同的刀具连杆做往复合成运动。
根据联合收获机本身结构特点，合理地设计和布置两组机构的几何参数和工作参数，使两组刀具在工作过程中既不相互干涉，又能相互配合完成连续剪切的功能，对夹持输送带上的胡萝卜实现根叶的切割分离。
关键词：胡萝卜；联合收获机；传动装置；切割装置Design of Driving and Cutting Device Belonged to Carrot CombineAbstractAccording to the plant mode and agricultural requirement of carrot, a sort of cutting device used to separate roots and leaves of carrot was designed based on the principle of carrot harvest from foreign countries. The cutting power is derived from the P.T.O of tractor to reducer. Cutting devices consist of two set of connecting rode, and each connecting rode includes six same cutters which take composite motion with the drive of crank plate. Based on the structural characteristics of the carrot harvester, geometric parameters and work parameters of the cutting device were reasonably designed, so as that the cutters can operate the continually cutting function under the condition of no interference with each other. Carrot roots can be separate from leaves successfully by the cutting device.Key words : carrot; combine harvester; driving device; cutting device1 绪论1.1研究课题的目的与意义胡萝卜作为主要经济作物之一，在全球分布较广，我国是全世界胡萝卜收获面积最多的国家，总产量占世界胡萝卜总产量的1/3。
基于自动控制技术的胡萝卜种植收割一体机设计
基于自动控制技术的胡萝卜种植收割一体机设计目录1. 内容概述 (2)1.1 研究背景 (2)1.2 研究目的与意义 (3)1.3 国内外研究现状 (4)2. 自动控制技术概述 (6)2.1 自动控制基本原理 (7)2.2 自动控制系统分类 (8)2.3 自动控制技术的发展趋势 (10)3. 胡萝卜种植收割一体机设计 (11)3.1 设备总体方案 (12)3.1.1 设备组成 (13)3.1.2 工作流程 (15)3.2 主要部件设计 (15)3.2.1 传动系统设计 (17)3.2.2 行走系统设计 (18)3.2.3 收割机构设计 (20)3.2.4 智能控制系统设计 (21)3.3 设备性能指标 (23)4. 自动控制技术在胡萝卜种植收割一体机中的应用 (23)4.1 自动导航与定位技术 (24)4.2 自动播种与施肥技术 (26)4.3 自动收割与打包技术 (27)4.4 数据采集与处理技术 (28)5. 系统仿真与实验验证 (29)5.1 仿真模型建立 (31)5.2 仿真结果分析 (32)5.3 实验设计与实施 (33)5.4 实验结果分析 (35)6. 胡萝卜种植收割一体机经济效益分析 (36)6.1 设备投资分析 (37)6.2 运营成本分析 (39)6.3 效益分析 (40)1. 内容概述项目背景及意义：分析当前胡萝卜种植行业面临的挑战，阐述一体机设计在提高生产效率、降低劳动强度、实现可持续发展等方面的意义。
一体机设计原则：明确一体机设计所遵循的自动化、智能化、模块化、适应性等原则。
系统结构设计：介绍一体机的主要组成部分，包括种植模块、管理模块、收割模块和控制系统等，并详细描述各模块的功能和相互关系。
关键技术实现：重点介绍一体机中涉及的关键技术，如土壤检测、自动播种、精准灌溉、智能收割等，以及相应的技术难点和解决方案。
控制系统设计：详细阐述一体机的控制系统架构、硬件配置、软件设计以及人机交互界面等。
萝卜收获机的设计及关键部件仿真优化
萝卜收获机的设计及关键部件仿真优化付威;陈海涛;王业成【摘要】基于国外萝卜收获机工作特点的比较研究,结合我国东北地区萝卜栽培模式,通过对关键部件理论分析,得出关键部件设计的合理依据;并应用ADAMS软件对振动松土装置进行仿真优化,优化了结构参数.从而研究设计出单行、后悬挂拔取式萝卜收获机,为适合我国农艺特点的萝卜收获机具的研发提供借鉴.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2008(000)011【总页数】3页(P101-103)【关键词】萝卜;收获机;仿真【作者】付威;陈海涛;王业成【作者单位】东北农业大学,工程学院,哈尔滨,150030;石河子大学,机电学院,新疆,石河子,832003;东北农业大学,工程学院,哈尔滨,150030;东北农业大学,工程学院,哈尔滨,150030【正文语种】中文【中图分类】S225.920 引言目前，我国在块根类作物(如萝卜、甜菜等)的收获方面仍然以人工作业为主。
国外在拔取式块根类收获机研制方面起步较早，19世纪30年代，美国研制的拔取样机进行了生产并投入使用；日本KUBOTA、YANMAR、ISEKI等一些国际知名农机公司于20世纪90年代研制了单行拔取式、多行拔取自走式萝卜收获机。
上述收获机的工作方式，均采用先对萝卜侧面土壤进行松土，破坏萝卜与土壤之间的连接力，然后进行拔取、收获。
本研究针对我国东北萝卜栽培模式，研究设计出拔取式萝卜收获机。
该机配套动力为11～18.4kW拖拉机(配备有液压悬挂装置)，一人操作，作业速度为0.6～1.5m/s，生产率为0.15～0.37hm2/h。
1 整机结构该拔取式萝卜收获机与11～18.4kW的拖拉机配套，根据萝卜收获机工作时，松土铲对萝卜侧面土壤进行松土，然后拔取器拔取块根的工作原理设计而成，结构如图1所示。
2 关键部件的设计2.1 拔取皮带工作参数的确定萝卜收获机工作时，首先利用松土铲对萝卜侧面土壤进行松土，然后拔取器的拔取输送带夹持茎叶，将萝卜从土壤中拔取出来。
胡萝卜联合收获机对顶部件的研究_鹿光耀
农 机 化 研 究
第2 期
胡萝卜联合收获机对顶部件的研究
1 1 1 2 1 1 鹿光耀 ， 尚书旗 ， 王东伟 ， 李建东 ， 韩文平 ， 何晓宁
（1． 青岛农业大学 机电工程学院，山东 青岛 摘 要：
266109 ； 2 ． 中 机 美 诺 科 技 股 份 有 限 公 司 ， 北 京
1
对顶部件形式
对顶部件是胡萝卜联合收获机的重要组成部分 。
能够防癌抗癌 ， 具有地下“小人参 ” 的称号 。 我国 素， 是世界上胡萝卜种植面积和产量最大的国家 ， 约占世 界胡萝卜总种植面积的 40%
［1 ］
对顶是胡萝卜茎叶被分离前的首要工作步骤 ， 也是胡 只有将茎叶对顶到 萝卜联合收获机切割装置的难点 ， 胡萝卜根茎结合部 ， 才能完成完美的切割作业 。 根据 对顶部件有没有动力驱动划分 ， 对顶部件可以分为固 定型对顶 形 式 及 外 接 动 力 型 对 顶 形 式 ； 根 据 形 式 划 分， 胡萝卜对顶方式可以分为皮带型对顶形式 、 链条 型对顶形式等 。 1． 1 皮带式对顶部件 皮带式对顶部件是一种由外部输入动力的 对 顶 方式 ， 采用与斜向夹持部件水平速度相同的皮带作为 对顶组件 ， 结构相对简单 。 由于皮带质软 ， 且皮带与 胡萝卜的水平方向的速度相同 ， 所以不会出现摩擦的 现象 。 该装置对胡萝卜几乎没有损伤 ， 但由于皮带质 软， 当胡萝卜被对顶后 ， 受到向上的力较大 ， 极易将皮 带拉弯甚至脱带 。 该装置较早出现在美国 ， 并被应用 于胡萝卜联合收获机 ， 能够基本实现将胡萝卜茎叶对 顶的功能 ， 但实际推广效果较差 。 目前 ， 国内对皮带 式对顶部件的研究应用较少 。 1． 2 链条式对顶部件 国外所设计的胡萝卜联合收获机针对胡萝 卜 机 械化收获切割过程中顶部不能完全对齐的问题 ， 在胡 萝卜斜向向上传送的过程中设置 1 个具有一定间隙 的水平夹持导向装置 ， 如图 1 所示 。 图 1 中， 链条式对顶部件能够有效地保证根叶分
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ｏ ｆ ｕ ｎｉ ￣ｒ ｍｉ ｔ ｙ ｐ ａ ｒ ｔ ｓ， ｃ ｕ ｔ ｔ ｉ ｎｇ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｎ ｅｎ ｔ ，ｈ ｏ ｉｚ ｒ ｏ ｎｔ ａ ｌ ｃ ｌ ａ ｍｐ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｙ ｉ ｎｇ ｃ ｏ ｍｐｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｅ ｔ ｃ ． Ｕｎ ｉ ｆ ｏ ｒ ｍｉ ｔ ｙ， ｃ ｕｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｒ ｏ —
（ １ ． 中机 美 诺 科 技 股 份 有 限 公 司 ，北 京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ； ２ ． 青 岛 农 业 大 学 机 电工 程 学 院 ，青 岛 ２ ６ ６ １ ０ ９ ）
摘 要 ： 拉齐切割装置是胡萝 卜 联 合 收 获 机 的 重 要 工 作 部 件 ，其 性 能 好 坏 直 接 决 定 了秧 苗 切 口 位 置 是 否 统 一 平 整 ，切 割 是 否 干 净 。针 对 我 国胡 萝 卜主产 区 的种 植 模 式 和农 艺 要 求 ，研 制 了一 种 应 用 于 双行 胡 萝 卜联 合 收 获 机 上 的 双 圆 盘 刀 式 拉 齐 切 割 装 置 ，该 装 置 主要 由拉 齐 部 件 、切 割 部 件 和水 平 夹 持 输 送 部 件 等 组 成 ，一 次作 业 可 完成 胡 萝 ｌ － 的 拉 齐 、切
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｅｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｕｎ ｉ ｆ ｏ ｒ ｍｉ ｔ ｙ Ｃｕ ｔ ｔ ｉ ｎｇ Ｄｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｏ ｆ Ｃａ ｒ ｒ ｏ ｔ Ｈａ ｒ ｖ ｅ ｓ ｔ ｅ ｒ
Ｙａ ｎ ｇ Ｗｅ ｉ ， Ｌ ｉ Ｊ ｉ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ ， Ｙａ ｎ ｇ Ｈｏ ｎ ｇ ｗｅ ｉ ， Ｌｉ Ｇｕ ｏ ｌ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ Ｓ ｈ ｕ ｑ ｉ ， Ｗ ａ ｎｇ Ｊ ｉ ａ ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ
Ａ ｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｕｎ ｉ ￣ｒ ｍｉ ｔ ｙ ｃ ｕ ｔ ｔ ｉ ｎｇ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｉ ｓ ａ ｎ ｉ ｍｐｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｃ ｏ ｍｐｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｃ ａ ｒ ｒ ｏ ｔ ｈ ａ ｒ ｖ ｅ ｓ ｔ ｅ ｒ ． Ｉ ｔ ｓ ｐｅ ｆｏ ｒ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｉ ｎ ｌｕｅ ｆ ｎｃ ｅ ｓ ｔ ｈｅ ｃ ｏ ｎ ｄｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ
（ Ｊ ． Ｍｅ ｎ ｏ ｂ ｌ ｅ Ｃ ｏ ． ，Ｌ ｔ ｄ ． ，Ｂ ｅ Ｏ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ ３ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｑ ｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ Ａ ｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｑ ｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ ２ ６ ６ １ ０ ９ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
第 ５卷
第 ３期
农
业
工
程
Ｖ０ １ ． ５ ＮＯ ． ３ Ｍａ ｖ ２ ０１ ５
２ ０ １ ５年 ５月
Ａｇ ｒ ｉ ｃ ｕｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
胡 萝 卜联 合 收 获 机 拉 齐切 割装 置 设 计 与 试 验
杨 薇 ，李 建 东 ，杨 宏 伟 ， 李 国 梁 ，尚 书旗 ，王 家胜
割 、抛 秧 等 功 能 。该 装 置 采 用 双 圆 盘 刀 作 为 切 割 部 件 ，切 口平 整 美 观 ，切 割 效 果 好 ；采 用 挡 板 作 为 拉 齐 部 件 ，挡 板 的
高 度 及 中 间缝 隙 的大 小 均 可 调 ；采 用 上 下 两 层 夹 持 带 作 为 水 平 夹 持 输 送 部 件 ，能 够有 效 防 止 胡 萝 卜 秧 叶 倒 伏 ，有 利 于 后 续 的 切 割 及 抛 秧 作 业 。该 装 置 的 成 功 研 发 解 决 了机 械 收 获 时 胡 萝 卜 切 口不 美 观 、拉 齐效 果 差 以及 堵 秧 的 问题 ，有 效 提 高 了胡 萝 卜 联 合 收 获 机 的收 获 效 果 。 关 键 词 ：拉齐 切 割装 置 ；双 圆盘 刀 ；水 平 夹 持 输 送 部 件 ；胡 萝 卜 联 合 收 获 机 中 图 分 类 号 ：￥ ２ ２ ５ ． ７ ２ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：２ ０ ９ ５ ． １ ７ ９ ５ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ３ ． ０ ０ ８ ５ ． ０ ４